表面活性剂HLB值与乳化剂的选择

一个具体的油-水体系究竟选用哪种乳化剂才可以得到性能最佳的乳状液  ，这是制备乳状液的关键.最可靠的方法是通过实验筛选  ，HLB值有助于筛选工作 。

通过实验发现  ，作为O/W型(水包油型)乳状液的乳化剂其HLB值常在8~18之间；作为W/O型(油包水型)乳状液的乳化剂其HLB值常在3~6之间 。

在制备乳状液时  ，除根据欲得乳状液的类型选择乳化剂外  ，所用油相性质不同对乳化剂的HLB值也有不同要求  ，并且,乳化剂的HLB值应与被乳化的油相所需一致 。

有一种简单的确定被乳化油所需HLB值的方法：目测油滴在不同HLB值乳化剂水溶液表面的铺展情况  ，当乳化剂HLB值很大时油完全铺展,随着HLB值减小  ，铺展变得困难  ，直至在某一HLB值乳化剂溶液上油刚好不展开时  ，此乳化剂的HLB值近似为乳化油所需的HLB值.这种方法虽然粗糙  ，但操作简便  ，所得结果有一定参考价值 。

#HLB值与最佳乳化剂的选择：

每种乳化剂都有特定的HLB值  ，单一乳化剂往往很难满足由多组分组成的体系的乳化要求 。 通常将多种具有不同HLB值的乳化剂混合使用  ，构成混合乳化剂  ，既可以满足复杂体系的要求  ，又可以大大增进乳化效果 。 欲乳化某一油-水体系  ，可按如下步骤选择最佳乳化剂 。

# 油-水体系最佳HLB值的确定：

选定一对HLB值相差较大的乳化剂  ，例如Span-60(HLB=4.3)和Tween-80(HLB=15)  ，按不同比例配制成一系列具有不同HLB值的混合乳化剂  ，用此系列混合乳化剂分别将指定的油水体系制成系列乳状液  ，测定各个乳状液的乳化效率(可用乳状液的稳定时间来代表  ，也可以用其他稳定性质来代表)  ，与计算出的混合乳化剂的HLB  ，作图  ，可得一钟形曲线  ，与该曲线最高峰相应的HLB值即为乳化指定体系所需的HLB值 。

显然  ，利用混合乳化剂可得到最适宜的HLB值  ，但此乳化剂未必是效率最佳者 。 所谓乳化剂的效率好是指稳定指定乳状液所需乳化剂的浓度最低  ！价格最便宜  ，价格贵但所需浓度低得多的乳化剂也可能比价格便宜  ！浓度大的乳化剂效率高 。

# 乳化剂的确定：

在维持所选定乳化体系所需HLB值的前提下  ，多选几对乳化剂混合  ，使各混合乳化剂之HLB值皆为用上述方法确定之值.用这些乳化剂乳化指定体系,测其稳定性  ，比较其乳化效率  ，直到找到效率最高的一对乳化剂为止 。 值得注意的是  ，这里未提及乳化剂的浓度  ，但这并不影响这种选配方法  ，因为制备一稳定乳状液所要求的HLB值与乳化剂浓度关系不大 。

在乳状液不稳定区域内  ，当乳化剂浓度很低或内相浓度过高时  ，才会对本方法有影响 。 [6]采用HLB方法选择乳化剂时  ，不仅要考虑最佳HLB值  ，同时还应注意乳化剂与分散相和分散介质的亲和性 。 一个理想的乳化剂  ，不仅要与油相亲和力强  ，而且也要与水相有较强的亲和力 。 把HLB值小的乳化剂与HLB值大的乳化剂混合使用  ，形成的混合膜与油相和水相都有强的亲和力  ，可以同时兼顾这两方面的要求 。

所以  ，使用混合乳化剂比使用单一乳化剂效果更好 。 综上所述  ，决定指定体系乳化所需乳化剂配方的方法是：任意选择一对乳化剂  ，在一定范围内改变其混合比例  ，求得效率最高之HLB值后  ，改变复配乳化剂的种类和比例  ，但仍需保持此所需HLB值  ，直至寻得效率最高的复配乳化剂 。

# HLB值与混合乳化剂配比：

在复配乳化剂时  ，采用多少量合适可通过各自的HLB值和指定体系所需的HLB值求得 。 例如  ，在进行醋酸乙烯酯的O/W型乳液聚合时  ，乳化剂用量为3%  ，采用SDS和Span-65为乳化剂  ，已知SDS的HLB值为40  ，Span-65的HLB值为2.1  ，乳液聚合时要求的HLB值平均为16.0 。 设Span-65在混合乳化剂中的质量分数为w%  ，则40(1-w%)+2.1w%=16  ，解之得w%=63.3%  ，则SDS在混合乳化剂中的质量分数为36.7% 。 由此可知,在醋酸乙烯酯的O/W型乳液聚合体系中  ，Span-65的用量占3%*63.3%=1.9%;SDS的用量占3%*(1-63.3%)=1.1% 。

在制备稳定乳状液时  ，选择最适合的乳化剂以达到最佳乳化效果是关键问题.对于乳化剂的选择  ，目前尚没有完善的理论 。 表面活性剂的HLB值在选择乳化剂和确定复合乳化剂配比用量方面有很大使用价值  ，其优点主要体现在它的加和性上  ，可以简单地进行计算：其问题是没有考虑其他因素对HLB值的影响  ，尤其是温度的影响  ，这在近年来用量很大的非离子型乳化剂上表现尤为突出 。 此外,HLB值只能大致预示形成乳状液的类型  ，不能给出最佳乳化效果时乳化剂浓度  ，也不能预示所得乳状液的稳定性 。 因此  ，应用HLB值选择乳化剂是一个比较有效的方法  ，但也有一定的局限性  ，在实际应用中还需要结合其他方法参照进行 。

制备油包水(W/O)型微乳燃油时适宜的HLB值为4-6 。 在不同表面活性剂复配时的协同效应方面  ，与混合表面活性剂相比  ，采用单一表面活性剂形成微乳燃油时的最佳表面活性剂用量较大  ，即单一表面活性剂的效率低  ，而混合的阴、阳离子表面活性剂由于亲水基相互吸引  ，能够较大地提高微乳燃油的水溶量  ，其效率高于混合的阳(或阴)-非离子表面活性剂  ，因此制备微乳燃油时宜采用阴、阳离子表面活性剂进行复配 。 在阴、阳离子混合表面活性剂中  ，混合脂肪酸盐由于其中的烃基链长不等  ，具有较好的配伍性效应  ，故其表面活性剂效率大于单一的脂肪酸盐 。

以离子型表面活性剂来制备微乳燃油时  ，助溶剂（醇）是不可缺少的 。 应用较多的是C4-7中碳醇  ，其中效果较好的有正丁醇、正戊醇、正庚醇及正辛醇等 。 醇主要分布在油-水界面层中  ，其羟基靠近表面活性剂的极性基  ，烃基链处于表面活性剂的烃链尾巴之间  ，其作用是进一步降低界面张力  ，增加界面膜的流动性  ，调节表面活性剂的HLB值  ，从而可促进油和水的混溶  ，降低表面活性剂浓度  ，增加油水加溶量 。 通过研究油酸/氨水、燃油、醇、水微乳体系形成过程的热力学  ，结果表明  ，微乳燃油形成过程的标准自由能变化的绝对值随醇碳链的增长  ，燃油相对分子质量的减小和燃油含量的增大而增大  ，即更易形成微乳燃油 。

另外  ，C4-7中碳胺和醚类等也可作为助溶剂  ，如正己胺和乙二醇醚都是非常有效的助溶剂 。 微乳状液的形成过程中  ，电解质(如NH4N03、NaCl等)的适量加入  ，可以提高胶束的表面膜硬度  ，降低助溶剂含量  ，从而降低表面活性剂的浓度  ，增加表面活性剂的效率 。 但盐类对燃油的燃烧不利  ，且会加速汽缸等部件的腐蚀 。

①调节表面活性剂HLB值